Elke dag zakken tienduizenden spitssnuitdolfijnen ergens in een oceaan de diepzee in. Ze duiken solo. Zo’n dier, grijs en vijf meter lang, haalt eerst adem, even maar, twee minuten. Hij duikt steil naar beneden, zijn lange bek vooruit. De volgende anderhalf uur leeft hij van de zuurstof die in zijn spieren is opgeslagen.

Hij zakt dieper. Honderd meter. De vis wordt schaarser. Tweehonderd meter. Het is pikdonker. De spitssnuitdolfijn, die tot dan toe stil is geweest om de orka’s te mijden, gebruikt nu zijn sonar om zich te oriënteren. Hij zakt geduldig verder en verder. Misschien komt hij een diepzeevis tegen, of zelfs een ander zeezoogdier. Potvissen en sommige haaien komen tot een kilometer. Zeeolifanten nog dieper, tot ruim 2 kilometer.

Maar de spitssnuitdolfijn stopt pas op 3 kilometer diepte. De oceaanbodem is dichtbij, hier leven alleen diepzeedieren. Inktvissen, garnalen, af en toe een buitenaards ogende diepzeevis. De druk is hier 300 keer zo hoog als aan het zeeoppervlak. De spitssnuitdolfijn ontdekt een inktvis met zijn sonar en slurpt hem naar binnen. Zo gaat het even door, tot hij weer naar boven zwemt. Na anderhalf uur is hij weer boven. Hij blijft drie minuten boven om adem te happen. Dan duikt hij weer.

Spitssnuitdolfijnen, dat is duidelijklijken in niks op sociale, uit het water springende dolfijnen. Spitssnuitdolfijnen (Ziphiidae) zijn dan ook geen dolfijnen, ze zijn een aparte groep walvisachtigen. En ze verbijsteren biologen.

Eind maart beschreven Amerikaanse onderzoekers in PLOS One hoe een spitssnuitdolfijn bij Californië tot drie kilometer diepte dook. Het dier vestigde daarmee met afstand een duikrecord voor zoogdieren.

En er zijn veel meer verrassingen. Slechts zes weken voordat een spitssnuitdolfijn het duikrecord vestigde, werd een nieuwe soort beschreven. Mesoplodon hotaula is nog nooit levend gezien. Eén van de bekende ‘exemplaren’ was een restje walvisvlees van een feestmaal op het eilandje Tabiteuea, midden in de Grote Oceaan.

Extreme aanpassingen

Op het land is de ontdekking van een nieuw, groot zoogdier een unicum. Maar van de spitssnuitdolfijnen was in 2012 ook al een nieuwe soort beschreven, M. traversii, op basis van twee kadavers op een strand in Nieuw-Zeeland. Ook die soort is nog nooit levend gezien – of althans herkend.

Mesoplodon traversii en M. hotaula zijn de twee zeldzaamste walvissen op aarde, en behoren tot de zeldzaamste zoogdieren. „Er is in de zee zoveel waar we nog zo weinig over weten”, zegt de van geboorte Nederlandse bioloog Merel Dalebout die M. hotaula beschreef. „Dat is machtig.”

De spitssnuitdolfijnen vormen een van de onbekendste zoogdiergroepen op aarde. Het zijn flinke dieren, 4 tot 11 meter lang. Er bestaan 22 soorten, in elke oceaan zijn wel een paar soorten spitssnuitdolfijn te vinden. En toch zijn ze een mysterie.

We weten niet hoe veel soorten er bestaan, hoe talrijk die soorten zijn en waar ze voorkomen. We denken dat ze allemaal een groot deel van hun leven in de diepzee doorbrengen, maar dat weten we niet zeker.

We weten niet hoe ze in die zuurstofloze en verpletterende diepzee overleven.

We weten niet hoe ze jagen, vechten, een partner vinden.

Maar dat hun leefwijze ongewoon is, staat vast. Walvisbioloog Erin Falcone: „Op basis van wat we nu weten, bezitten spitssnuitdolfijnen van alle zoogdieren de extreemste aanpassingen aan diepe duiken.” Falcone, van het Amerikaanse walvisinstituut Cascadia Research, legde met collega’s de recordduik van een spitssnuitdolfijn vast. „Ik denk niet dat iemand een duidelijk idee heeft hoe ze dat fysiologisch doen”, e-mailt ze desgevraagd.

Falcone’s team, onder leiding van collega Greg Schorr, onderzocht de ‘dolfijn van Cuvier’ (Ziphius cavirostris). Ziphius is een van de spitssnuitdolfijnen die redelijk beschreven zijn. Hij komt wereldwijd voor en zoekt de randen van het continentaal plat op, waar hij nog wel eens een schip treft met een bioloog erop. En vroeger waren ze bijvangst van Japanse walvisvaarders.

Schorrs team onderzoekt de dieren ongeveer honderd kilometer uit de kust van Californië. Vanaf een schip schoten ze satellietzenders op acht Ziphiussen af, die in de huid vasthaakten. De zenders gaven plaats en diepte van de walvissen door, 10 tot 90 dagen lang. Zo verzamelden de Amerikanen verreweg de grootste dataset over duikende spitssnuitdolfijnen. Bij eerdere zenderstudies (bij Ziphius en twee andere soorten), hielden de zenders er al na een dag mee op.

De resultaten zijn eenduidig: spitssnuitdolfijnen brengen een groot deel van de dag door met heel diep duiken. Als zware, trage projectielen zinken ze af naar 1.000 tot 3.000 meter diepte. Hoe diep, dat is afhankelijk van de soort, en waarschijnlijk ook van de diepte van de zeebodem en de locatie van prooidieren.

In de magen van gestrande spitssnuitdolfijnen worden veel diepzeesoorten (vooral inktvis) gevonden. In Schorrs studie leek Ziphius tot op de zeebodem te duiken. Die ligt bij Californië op 2 kilometer diepte, op sommige plaatsen op 3 km. En in de noordelijke Atlantische oceaan (2,8 km diep) en in het oosten van de Middellandse Zee (2 km diep) hebben onderzoeksonderzeeërs raadselachtige wigvormige sporen gezien op de zeebodem, even lang als een spitssnuitdolfijnensnuit – alsof de walvissen de inktvissen, die daar zeker voorkomen, van de bodem afhappen.

Lange jachtduik

Zijn de walvissen na een half uurtje klaar met jagen, dan zwemmen ze – kennelijk zonder enige haast – naar boven. (Ze stijgen een kilometer per 23 minuten.) In totaal duurt zo’n ‘jachtduik’ een half uur tot twee uur. Falcone: „Hoe dieper ze gaan, des te langer het duurt.” Spitssnuitdolfijnen doen 7 à 12 van deze lange duiken per etmaal en gaan er dag en nacht mee door.

Maar wat ze na zo’n duik doen, verbaast fysiologen. „Spitssnuitdolfijnen zijn een marvel”, een wonder, vindt Ann Pabst. Ze leidt het walvislab van de University of North Carolina, aan de oostkust van de VS. Strandt er daar een spitssnuitdolfijn – dat gebeurt 1 of 2 keer per jaar – dan gaat hij bij Pabst in de vriezer. Pabst, aan de telefoon: „Ze hoeven nauwelijks te rusten aan het oppervlak, ook niet als ze lang gedoken hebben.”

In het zenderonderzoek van Schorr en Falcone was het dagritme van de dieren goed te zien. ’s Nachts rusten (slapen?) spitssnuitdolfijnen tussen twee jachtduiken een half uur tot een uur, aan het oppervlak. Maar overdag blijven ze nauwelijks boven. 2 à 3 minuten ademhalen, en daarna gaan ze weer. Ze maken dan continu ‘ondiepe’ duiken van 50 tot 800 meter diep.

Waarom ze dat doen, is een open vraag. Ze eten in ieder geval niet. Mijden ze de orka’s? Dat lijkt logisch. Erin Falcone: „En ik vraag me ook af of hun ogen overgevoelig voor daglicht zijn. Hun gezichtsvermogen is erop aangepast om het zwakke licht van lichtgevende vissen en inktvissen te zien in de zwarte diepte van de oceaan.”

Maar de vraag hoe spitssnuitdolfijnen het klaarspelen om de hele dag te duiken op een paar teugen adem, wordt langzaam beantwoord. Vorig jaar publiceerden Ann Pabst en haar student Brandy Velten een artikel over de spieren van spitssnuitdolfijnen – op basis van vier gestrande exemplaren van drie soorten, uit Pabsts vriezer.

Hun spierweefsel zag er totaal anders uit dan dat van ieder ander zoogdier. „Ze hebben een heel nieuw spiervezelprofiel”, concludeerden ze in The Journal of Experimental Biology(februari 2013). Die vezels hebben het laagste zuurstofverbruik van alle zoogdieren, terwijl het zuurstofgehalte juist ongewoon hoog is.

Met het blote oog valt dat laatste meteen op, vertelt Pabst. Normaal gesproken kleurt zuurstof spieren rood, want rood is de kleur van zuurstofrijk myoglobine. „Maar de spieren van spitssnuitdolfijnen zijn donkerpaars, bijna zwart, van de myoglobine.”

Diep duikende zeezoogdieren bewaren zuurstof vooral in hun spieren, en niet in hun longen. Aan de longen hebben ze niks in de diepzee, omdat ze al op enkele tientallen meters diepte een klaplong zouden krijgen door de hoge druk. Dan moet vrijwel alle zuurstof uit de longen al opgenomen zijn in het bloed én de spieren. Spitssnuitdolfijnen hebben die opslag tot het uiterste gedreven. Hun lichaam neemt 83 liter zuurstof op, waarvan ruim de helft in spierweefsel. Dat is 87 ml zuurstof per kilo – een mens komt tot 28 ml per kilo, waarvan maar eentiende in spieren.

Met die zuurstof gaat de walvis bovendien heel zuinig om. Het scheelt al dat hij groot is, waardoor hij minder energie nodig heeft dan een klein dier om warm te blijven. Maar uniek zijn de aanpassingen in de spieren van de spitssnuitdolfijn die Velten onder de microscoop zag.

Het merendeel van de spiervezels (80 procent) bevat bijna geen mitochondriën – de celorgaantjes die zuurstof en suiker omzetten in energie. De zuurstof in die spiervezels wordt nauwelijks verbrand, de vezels dienen als zuurstofvat. Bij geen enkel ander zoogdier is het zo extreem. De 20 procent normale spiervezels nemen het zwemmen voor hun rekening.

Met deze aanpassingen kunnen spitssnuitdolfijnen (die van het geslacht Mesoplodon, om precies te zijn) drie kwartier zonder zuurstof, berekenden Velten en Pabst. Dat kwam mooi uit: dat is precies zo lang als Mesoplodon in zenderstudies gemiddeld onder water blijft.

Hoe zit het dan met de recordduiken van Ziphius? De helft van zijn jachtduiken duurt langer dan een uur, soms zelfs twee uur. „Ik denk dat ze toch zuurstof genoeg hebben”, denkt Pabst. „Ze zijn nog iets groter dan Mesoplodon, wat gunstig is voor hun energieverbruik. En misschien laten ze hun spieren tijdens de langste duiken wat verzuren. Net zoals wij verzuren als we op ons hardst rennen.”

In een minuut weer op adem

Maar daar bleek in de studie van Schorr vooralsnog niets van, mailt Erin Falcone desgevraagd. „We zijn nog bezig met de statistiek, maar na de langste duiken lijkt Ziphiushelemaal niet langer boven te blijven.” De langste duik, van vrouwtje Zc010, duurde 2 uur en 17 minuten. Nadien had ze slechts een ruime minuut nodig om op adem te komen.

Of Ziphius inderdaad nóg extremer is aangepast dan de Mesoplodons die Ann Pabst onderzocht, zal moeten blijken. Pabst zou er graag een ontleden. „Maar het is heel, heel lang geleden dat er bij ons in de buurt één is aangespoeld.” Pabst wacht.

Walvisonderzoekers Erin Falcone en Greg Schorr wachten ook. Op een andere soort spitssnuitdolfijn, de wel elf meter lange Berardius bairdii uit de Grote Oceaan. „Die leeft in nog dieper water dan Ziphius, en soms komen ze in ons onderzoeksgebied. Als we die weten te zenderen, zien we misschien nog diepere en langere duiken.”

En ook Merel Dalebout, de ontdekker van de nieuwe soort Mesoplodon hotaula, wacht. Ze is een wereldexpert van de 15 Mesoplodon-soorten. Stelde hun stamboom samen, houdt strandingen bij, kent de musea die botten bezitten. En ze is al jaren veel op zee, als onderzoeker en natuurgids. Als iemand uit eigen ervaring weet hoe die dieren zich gedragen in de oceaan, is zij het. Toch?

„Eeh... ik zie ze eigenlijk nooit. Ze zijn heel schuw, en ze komen alleen als de zee superkalm is. Ik heb twee, drie keer in mijn leven een Mesoplodon gezien. Je moet geduld hebben.”